[发明专利]一种加氢站用氢气提纯装置

说明书

本发明公开了一种加氢站用氢气提纯装置，该装置包括钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统、合金纯化系统和安全与控制系统；钯触媒除氧纯化系统包括入口缓冲罐和钯触媒罐；精脱硫纯化系统包括两个精脱硫罐；合金纯化系统包括两个合金纯化罐和一个出口缓冲罐；安全与控制系统采用电线和气管连接于钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统；钯触媒除氧纯化系统采用管路与长管拖车连接，合金纯化系统采用管路与加氢站高压储氢罐连接。本发明实现了长管拖车输运至加氢站的氢气的深度提纯，降低氢气中O₂、H₂O、N₂、CO、CO₂、H₂S和CH₄杂质含量至车载燃料电池用氢标准，保证车载燃料电池用氢品质需求。

技术领域

本发明属于气体纯化技术与装置领域，具体涉及一种加氢站用氢气提纯装置。

背景技术

燃料电池核心部件对氢源中杂质含量要求极高，氢源中H₂S、CO、CO₂、N₂等杂质气体会严重影响燃料电池的使用性能和寿命，比如含硫杂质会使燃料电池催化剂和膜电极中毒且不可逆，大幅降低电池的使用寿命，是燃料电池难以解决的问题之一。国际标准ISO14687-2:2012和国家标准GB/T 37244-2018对燃料电池用氢气中杂质含量进行了明确的限制，规定氢燃料电池用氢气中总硫含量＜4ppb、CO含量≤0.2ppm、CO₂含量≤2ppm、H₂O含量≤5ppm等。目前，燃料电池加氢站所用的氢气主要是由长管拖车输运的工业高纯氢，而工业高纯氢中H₂S等杂质含量无法满足燃料电池使用标准，因此急需开发一种加氢站用氢气提纯装置，对长管拖车输运至加氢站的氢气进行深度提纯，有效降低氢气中H₂S、CO、CO₂、N₂等杂质气体含量，以满足车用燃料电池用氢品质要求。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种加氢站用氢气提纯装置。该装置位于长管拖车与加氢站高压储氢罐之间，用以提纯长管拖车输运至加氢站高压罐的氢气，以满足燃料电池用氢品质需求。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种加氢站用氢气提纯装置，该装置包括钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统、合金纯化系统和安全与控制系统；钯触媒除氧纯化系统采用管路与长管拖车连接，合金纯化系统采用管路与加氢站高压储氢罐连接，钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统采用管路连接；安全与控制系统用于控制钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统的工作状态，并监测系统周边氢气浓度，安全与控制系统采用电线和气管连接于钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统上的电控和气动部分。长管拖车输运至加氢站高压罐的氢气依次经过钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统进行氢气提纯，达到车载燃料电池用氢标准，而后存储于加氢站高压储氢罐。

本发明中，所述的钯触媒除氧纯化系统包括依次串联连接的2个手动阀门、1个单向阀、1个入口缓冲罐、1个流量控制器、1个钯触媒罐，还包括分别用于监测入口缓冲罐和钯触媒罐的气体压力的2个压力传感器。其中，入口气缓冲罐用于稳定长管拖车输入氢气的压力，使氢气以平稳状态输入钯触媒罐；所述的钯触媒罐包含钯触媒，采用钯触媒催化氧化除氧生成水，所述的2个手动阀门的用于保证氢气提纯装置检修维护过程中入口端氢气的安全阻断；所述的1个单向阀用于避免氢气提纯装置中的氢气倒灌入长管拖车；所述的1个流量控制器用于监测和调节输入氢气提纯装置的氢气流量。所述的钯触媒除氧纯化系统用于脱除氢气中的O₂杂质，将氢气中的O₂杂质脱除到1ppm以下。